En los laboratorios del Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) se está desarrollando el proyecto WAY2HYDROGEN cuyo objetivo es contribuir al desarrollo de tecnologías clave para la producción y la utilización del hidrógeno con tecnologías PEM. Este proyecto se enmarca en las líneas de investigación del instituto en componentes, modelado y simulación de pilas de combustible y electrolizadores.
La tecnología de generación de hidrógeno a través de electrolisis PEM genera altas concentraciones de hidrógeno (más de 1.000 partes por billón) en poco tiempo, el electrodo es de larga duración y bajo consumo y no necesita mantenimiento. trata por tanto de una tecnología que se suma a otros desarrollos que buscan facilitar el cumplimiento de los objetivos de descarbonización marcados por la Comisión Europea y romper así con la dependencia de los combustibles fósiles.
Modelados digitales
Este proyecto del ITE profundiza en el modelado -energético, eléctrico, electroquímico y térmico- de las pilas de combustible y los electrolizadores PEM para disponer de modelos digitales que permitan simular distintas condiciones de funcionamiento de estos equipos sin tener que manipular equipos reales.
Actualmente, WAY2HYDROGEN se encuentra en plena etapa de caracterización, para lo cual se están analizando los métodos y programas de simulación que mejor se adapten al propósito del proyecto e investigando tipologías de convertidores electrónicos para la integración directa de electrolizadores PEM. Los objetivos a cumplir en esta fase son caracterizar y modelar varios elementos: el electrolizador y la pila de combustible PEM desde el punto de vista energético, eléctrico y térmico analizando la respuesta ante distintas variables de entrada; la tecnología de conversión para la integración de sistemas de electrolizadores con producción fotovoltaica/eólica; la pila de combustible PEM (monocelda y stack) desde el punto de vista electroquímico analizando la respuesta ante distintas variables de entrada, así como analizar la integración del hidrógeno en distintas aplicaciones.
Según el equipo investigador, al acabar el proyecto será posible ofrecer a las empresas estos modelos digitales para que evalúen la viabilidad técnica y económica sin necesidad de realizar grandes inversiones. También podrán aplicarlos al desarrollo de herramientas destinadas, por ejemplo, al mantenimiento predictivo de los equipos. Tanto fabricantes y desarrolladores de electrolizadores, pilas de combustible y electrónica de potencia, fabricantes, como desarrolladores o usuarios de las tecnologías consumidoras podrán beneficiarse de los resultados de esta investigación.
Para contribuir a la reducción del precio del hidrógeno renovable, desde los laboratorios del ITE se están analizando convertidores electrónicos para la integración directa de electrolizadores PEM con fuentes de generación renovable no gestionables como la fotovoltaica y se analizarán las barreras técnicas que condicionan el uso del hidrógeno a gran escala en la industria cerámica, el transporte marítimo y el transporte ferroviario.
Diferentes tecnologías de electrolizadores de hidrógeno
El ITE es socio de la European Clean Hydrogen Alliance que tiene por objetivo el despliegue de tecnologías de hidrógeno para 2030, y reúne la producción de hidrógeno renovable y bajo en carbono, la demanda en la industria, la movilidad y otros sectores, y la transmisión y distribución de hidrógeno. En el caso de WAY2HYDROGEN, el modelado y simulación de electrolizadores contribuye a detectar ineficiencias en el diseño o en la producción de hidrógeno y, por lo tanto, puede contribuir a desarrollar electrolizadores más eficientes.
El proyecto se enmarca dentro de la línea de ayudas del IVACE a centros tecnológicos para proyectos de I+D en cooperación con empresas. En este caso concreto, Way2hydrogen ha despertado el interés de empresas localizadas en la Comunitat Valenciana como Mahle, GDES, Balearia, Cotenaval, Stadler Y Vectalia.
La tecnología PEM es objeto de constantes avances e investigaciones frente a otros desarrollos que trabajan actualmente en este campo en la carrera para producir hidrógeno. El pasado mes de mayo, la empresa estadounidense Cummins anunció sus planes de inversión de 50 millones de euros en Castilla la Mancha donde quiere levantar su planta de electrolizadores PEM. Mientras que, por otra parte, el especialista alemán en producción de hidrógeno Enapter quiere establecer en Renania del Norte-Westfalia una producción en masa para sus electrolizadores de hidrógeno en Saerbeck. Enapter afirma que su tecnología es mejor que la de la membrana de intercambio de protones (PEM) porque los sistemas AEM no utilizan ningún ácido corrosivo. Y eso también significa que no se requieren metales preciosos caros para los electrodos.
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